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高层建筑玻璃幕墙设计要素沈洁

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：沈洁

[导读] 摘要：近几年，我国建筑业得到飞速发展，城市中出现了大量的高层建筑，玻璃幕墙是高层建筑工程中常用的一种新颖的建筑墙体装饰方式，将其应用到高层建筑工程中，可以改善建筑工程的外观，提高建筑工程的整体美观度，使其能够满足应用需求。

        弗思特建筑科技有限公司浙江省杭州市 310011
        摘要：近几年，我国建筑业得到飞速发展，城市中出现了大量的高层建筑，玻璃幕墙是高层建筑工程中常用的一种新颖的建筑墙体装饰方式，将其应用到高层建筑工程中，可以改善建筑工程的外观，提高建筑工程的整体美观度，使其能够满足应用需求。但是，从目前的具体情况来看，在高层建筑工程中对玻璃幕墙进行应用还存在问题，因此，相关工作人员要加强对这一内容的研究，做好高层建筑玻璃幕墙设计探讨，提高设计的合理性。
        关键词：高层建筑；玻璃幕墙；工程质量；设计要素
        引言
        人们在生活品质得到提升的同时，对美的认识和要求也在逐渐提升，通过玻璃幕墙设计在一定程度上满足了人们对于建筑的美观需求，但将玻璃幕墙作为建筑保护层的时候，除了需要注重美观性之外，也要保证其具有足够的牢固性，这样才能够发挥出其所具有的防护效果。玻璃幕墙存在着易碎性特征，所以需要在进行玻璃幕墙施工的过程中注意原材料的选择和方案的合理设计，从而提升高层建筑玻璃幕墙的质量。
        1玻璃幕墙的概念和特点
        所谓幕墙是指采用相对更加轻便的材料来进行建筑外墙的包裹，在建筑对立面应用特殊材料来对其进行保护，与帷幕比较相似。另外，幕墙并不单纯地铺设建筑外墙的部分，也包括建筑施工中的采光和雨蓬的安装。随着科学技术的逐步发展，幕墙展现出了更多的优势，具体表现在安全性和美观性等几个方面，所谓安全性，是指幕墙能够起到防雨、风和抗压的效果，除此之外，幕墙也能够起到抗震、保温、防雷和隔音等效果。在建筑对立面的设计过程中，幕墙发挥着重要的美观效果，同时也能够起到节能的作用，可以说玻璃幕墙对于建筑起到了非常重要的作用，尤其是对于高层建筑而言，因为高层建筑施工中无法应用重量较高的材料，所以采用玻璃幕墙能够提升整体的抗压性，从而为建设施工提供便利条件。
        2高层建筑玻璃幕墙的设计原则
        2.1合理性
        玻璃幕墙是高层建筑工程装饰结构和外围结构，对于高层建筑工程来说，采用的幕墙的形式和类型都会对高层建筑整体立面效果造成一定影响，这也就会对幕墙的节能效果和工程整体造价产生影响。在设计玻璃幕墙时，要考虑高层建筑工程的整体节能效果和造价。总而言之，高层建筑工程造价和节能都受玻璃幕墙设计影响，这也是设计人员在开展具体设计作业期间需要特别注意的一项内容。玻璃幕墙的节能效果与高层建筑的造型、幕墙类型、玻璃传热系数、工程所在区域气候环境各项因素都有着密切关系，因此，在设计时必须遵循合理性原则，全面考虑各项因素，科学选择玻璃幕墙类型和形式，完成对玻璃幕墙的设计。
        2.2适用性
        设计高层建筑工程玻璃幕墙时，要全面了解高层建筑工程所在区域的自然环境以及工程具体情况，做好相应分析工作。例如，在冬季较为寒冷区域内进行玻璃幕墙设计时，要采用具有良好保温性能的幕墙系统，而在夏季较为炎热地区进行玻璃幕墙设计时，要采取外遮掩且隔热性良好的幕墙系统。对于玻璃幕墙来说，要进行幕墙材料和系统选择，确保选择的材料和幕墙都能够被合理应用到高层建筑工程中，进而使高层建筑工程整体质量得到进一步提高，满足应用需求。
        2.3经济性与节能性
        经济性与节能性是设计高层建筑工程幕墙时必须考虑的一项内容，这主要是因为设计的玻璃幕墙性能会对高层建筑工程内部的具体能耗造成一定影响。需要注意的是，若设计人员在实际设计玻璃幕墙时只注重节能，而不考虑经济问题，一味采购价格昂贵的节能材料，忽视高层建筑工程的整体建设成本，这可能还会导致工程总成本过高；如果只注重经济性，而不注重节能性，则会导致玻璃幕墙的作用无法得到合理发挥。可见，在设计高层建筑工程玻璃幕墙时，要综合分析玻璃幕墙的经济性与节能性，最终设计出一个满足需求的方案。

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        3高层建筑玻璃幕墙设计
        3.1结构设计
        在进行玻璃幕墙安装的过程中，对于支撑结构体系的设计是非常重要的，因为玻璃幕墙所具备的风、动荷载效应和抗震能力都需要通过在支撑结构体系当中完成传递，需要建筑玻璃幕墙的支撑结构体系能够达到相应的标准，同时也要满足主体条件，这对于后续的维护工作是非常有利的，确保玻璃幕墙支撑结构具有足够的耐久性。首先要对预埋件设计进行足够的重视，一般情况下会选择平板或者槽形的锚板，在进行钢材选择时一般会选用Q235B，并对其进行镀锌，这时要保证镀锌厚度达到40um，这样一来才能够避免其受到腐蚀，完成锚板和钢筋的焊接工序后，要将其预埋的设计位置，一般情况下可采用坡口塞焊的方法或者穿孔塞焊的方法。
        3.2抗风压设计
        玻璃幕墙抗风压设计会对高层建筑工程中采用的玻璃幕墙安全性造成直接影响，可见，在高层建筑工程中的玻璃幕墙设计中，抗风压设计是幕墙结构设计的一项重要内容。针对风荷载，可依据《建筑结构荷载规范》计算获取。但是，高层建筑实际风荷载会受周围场地具体情况、高层建筑工程自身形状等各项因素影响，从而出现与计算值相差较大的情况，最直接的解决问题方法就是采用风洞试验法进行分析，然后采用模拟试验方式获取不同位置在具体应用时可以承受的最大风荷载。计算风荷载时，要考虑不同位置的体型系数也会存在一定差异，这也就会导致同一高度风荷载也会有所不同，因此，针对非对称幕墙结构构件，要全面考虑正风压和负风压在高层建筑工程幕墙中的作用。
        3.3材料选择
        这里主要以明框玻璃幕墙为例，明框玻璃幕墙所应用的材料具体包括了铝材、埋件、连接件、玻璃等等，在进行材料的选择过程中，应确保其耐久性和抗腐蚀性以及承重压力都符合相关的标准，运用这些材料所制造的玻璃幕墙能够通过极限状态的质量监测，且不会出现变形或者气密性不佳等问题。
        3.4安全性设计
        在进行高层建筑玻璃幕墙的设计过程中，要重视其安全性设计和可靠性设计，具体来看首先应该严格规定玻璃幕墙的气密性、风压性、平面变形以及水密性的数值，并要对其承受力进行检查，这里要重视规定数值是否达到要求。其次要注意进行接地防雷系统的设计，通常是将高层建筑中的防雷钢筋和预埋件之间进行焊接，使得雷击能够通过钢筋传输给大地，并和外部接地系统进行连接，确保高层建筑玻璃幕墙的安全。
        3.5防变形设计
        （1）适应自身变形。风、温度、地震等各项荷载直接作用在高层建筑工程玻璃幕墙上，这会导致型材、玻璃发生变形，对玻璃幕墙的性能和应用造成直接影响。（2）适应主体结构变形。受风荷载、地震、不均匀沉降影响，会导致高层建筑工程主体结构发生变形，这种变形会间接作用在玻璃幕墙上，为了适应自身变形，玻璃幕墙在设计时通常都采用柔性方式连接。玻璃连接框架时，应当留出一定间隙，而且玻璃板间要留有一定间隙。采用螺栓进行框架连接，通常要采用柔性垫片，可以适应变形，能够起到减少噪声的作用。上下立柱连接可以采用插芯插接方式进行，在插接部位要预留间隙，可以更好适应高层建筑工程主体结构变形。
        结语
        因为玻璃幕墙所具备的光滑和平整特点使得高层建筑显得更加时尚和现代，为人们带来更好的审美感受，在进行玻璃幕墙的设计过程中，要结合实际的情况和结构来进行设计，并要保证其符合相关的质量需求。在施工技术的应用过程中，要确保预埋件、幕墙骨架、玻璃等方面的施工技术符合规定要求，结合设计图纸的内容来加工预埋件，通过复工差的方式来对其进行验收，为玻璃幕墙的安装打下良好的基础。在安装高层建筑玻璃幕墙前，要对幕墙进行详细分格，分格要求符合设计要求。在移动玻璃的时候，要着重注意保护玻璃，选用缓冲材料减震防摔，并及时安装，从而确保高层建筑玻璃幕墙的施工质量。
        参考文献
        [1]宋威.点支承玻璃幕墙设计与施工质量管控[J].中国建筑装饰装修，2020（3）：209.
        [2]梁宏琨.直纹渐变扭曲玻璃幕墙设计与施工[J].装饰装修天地，2019（4）：185.
        [3]张庆超.异形建筑玻璃幕墙设计与施工技术[J].建筑工程技术与设计，2020（23）：837.